中水回用系统风机电动机轴承的故障诊断与处理＊

陈晓华，周柏清

（1.浙江浙能长兴发电有限公司，浙江 长兴 313100；2.湖州职业技术学院，浙江 湖州 313000）

浙能集团各火电企业每年淡水取用量超过1亿吨，解决电厂建设和维护运行中的水源问题是浙能发电企业尤其是缺水地区发电企业面临的一大难题。作为长江以南地区规模最大的中水回用工程，浙江浙能长兴发电有限公司中水回用工程是将经深度处理后的市政污水（即中水）经过进一步的处理后，用作该公司机组的循环水补充水，从而实现污水的重复利用，对当地完成“十二五”期间化学需氧量、氨氮等主要污染物的减排和太湖流域的环境保护及水污染防治起到了至关重要的作用［1］。

自投运以来，公司中水回用工程总体运行平稳，将大量城市中水进行再利用，既满足企业自身工业用水的要求，实现水资源再利用，同时通过电厂循环水系统的特殊工况条件，又使污水中的污染因子进一步削减，减轻了自然水体的负担。

1 中水回用系统鼓风机基本情况

浙能长电中水回用工程分两期建设，分别于2009年8月19日和2012年11月27日建成投产。其设计规模日处理水量6万吨，是长江以南地区率先实施，也是规模最大的中水回用工程。

在中水回用系统中，鼓风机是非常重要的一种设备。鼓风机鼓风并通过曝气管向池内供给生物膜代谢所学的空气（氧源），保证ABFT生化池（Aertation biological fluidized tank，曝气生物流化池）去除污染物的高效和稳定性［2］。

该公司中水一期工程配套设置多级离心式鼓风机三台，型号为D70-71-1.7；二期工程配套设置二台风机，型号为C70-1.6。风机所配电动机型号为Y2-315S-2或BM-315S-2，额定功率110kW／380V，电动机生产厂家为西门子电机有限公司。

正常情况下一、二期均保持一台风机运行，提供ABFT池生化曝气风量。

2 鼓风机电动机轴承故障案例

自投运以来，该公司中水鼓风机电动机故障较为频繁。从历次故障的解体情况分析，主要故障形式为电动机轴承损坏后，出现电动机转子弯曲，甚至转子扫膛、电动机烧毁等问题，不仅增加维护工作量，而且带来了一定的经济损失，增加了生产成本。此外，由于扫膛导致定子绝缘破坏、电气短路影响开关等，降低了电气设备的使用寿命。下面，列举长电公司中水鼓风机电动机2个案例，以便对该风机电动机频繁发生轴承故障进行原因分析。

2.1 ＃2鼓风机案例

2013年4月20日11∶52，长电公司中水＃2鼓风机发生故障跳闸。图1是当天＃2鼓风机跳闸前的PI历史实时曲线。

图1 中水系统＃2鼓风机跳闸PI历史实时曲线

故障现象：从图1显示的数据可知，20日＃2鼓风机稳定运行电流186A左右。11∶29分开始，电流在190A到230A之间晃动，11∶52电流上冲、达过流保护整定值后保护动作跳闸。该公司检修人员对电动机进行了检查，发现定子绝缘电阻到零，现场有明显焦臭味；解体发现电动机尾部风叶变形损坏；前、后轴承及轴承端盖损坏，轴承油脂变色且极少，转子轴径拉伤，定转子扫膛并致电机烧毁。

2.2 ＃4鼓风机案例

2014年10月15日20∶16，该公司中水＃4鼓风机跳闸。图2是当天＃4鼓风机跳闸前的PI历史实时曲线。

故障现象：4＃鼓风机跳闸，经检查为该鼓风机开关过电流保护动作。电气检修人员对电动机进行了解体检查。发现电动机后轴承及风扇碎裂，转子扫膛、电机烧毁。查阅PI，＃4风机于10月15日早上启动，至19∶10左右该电机后轴承温度（图2轴承1曲线）从68.5℃开始飙升，19∶30达87℃，20∶00达123℃，至20∶16电气保护动作跳闸时温度高达187.44℃，期间电动机电流有较大幅度晃动。

图2 中水系统＃4鼓风机跳闸PI历史实时曲线

3 电动机轴承故障的原因分析及预控措施

3.1 运行中电动机电流偏大

2013年4月20日＃2鼓风机跳闸事件，在更换电动机后，该公司技术人员跟踪了风机的运行工况，发现＃2鼓风机的实际运行电流在186A左右，接近电动机的铭牌电流195A。而风机房当时环境温度15℃，测得电动机本体温度偏高达到60℃，电动机轴承温度接近70℃。所以，电动机运行电流偏大是引起电动机本体及其轴承温度升高的原因之一。

控制措施：针对运行电流偏大的问题，技术人员及时联系运行部门对各风机出力进行了调整。按该公司中水回用系统设计规范相关要求，控制各鼓风机电流在170A左右，在满足风量的前提下适当关小风门降低风机出力。

3.2 风机房通风散热不良

检修人员发现，中水风机房的通风条件不良，室内环境温度明显较室外高，不利于电动机的散热。具体表现为风机房大门不易打开，吸力较紧，室内呈负压状态。分析认为由于中水二期工程扩建了二台风机，使室内的通风量不足。

控制措施：将风机房部分窗户改成百叶窗，加强风机房通风，有效降低了室内环境温度，电机运行环境及通风冷却条件得到了一定程度的改善。

3.3 电动机轴承润滑油脂缺乏

电动机轴承长期缺油运行，则摩擦损耗加剧，使轴承过热。从＃2鼓风机解体情况来看，电动机轴承润滑油脂极少；电动机运行中确实存在轴承温度偏高的现象。查阅该公司电动机补油脂台帐，发现中水各鼓风机自投运以来，电动机轴承未进行过补油脂工作，维护保养存在不到位的现象。因此，分析认为轴承油脂缺少是轴承温度偏高、易磨损的重要原因之一。

控制措施：参照该公司电气设备补油脂标准，制定了相应的补油脂计划：规定中水鼓风机电动机轴承使用美孚＃3锂基脂，补油脂周期为每半年一次。

3.4 电动机振动偏大

2014年底，该公司运行及维护人员检查中发现，＃5鼓风机电动机在运行中轴承振动偏大、轴承温度偏高。随后，该公司检修人员对电动机及风机进行了相关检查和中心校准，但电动机轴承振动大的现象未得到明显改善。

2015年7月2日，该公司联系到上海昂电电机维修有限公司的专业工程师协助现场检查。对电动机进行频普分析、轴电压测量均未发现异常；抽样检测＃2、＃5鼓风机振动速度值见下表1。

电动机的振动与其安装有密切关系。电动机应牢固地固定在坚固的地面上。标准规定：刚性安装的电动机，在其底脚（或轴承座附近的基础支架或定子机座）处测量的水平面和垂直最大振动速度值应不大于在轴承附近测量的水平或垂直最大振动速度的25%①轴高度高于56mm电机的机械振动的测量、评估和振动限制（GB 10068-2008），中国标准出版社，2009。。从表1数据可知，电动机底脚与前轴端振动速度比各项均超出标准范围，最大达到了75.9%。

表1 ＃2、＃5鼓风机电动机的振动速度及比值

控制策略：现场检查电动机安装在一个钢结构基础上，但未进行混泥土灌注。专家建议先对电动机基础进行加固，整改后再观察效果。

4 预防电动机严重故障的其他措施

为预防鼓风机电动机再次发生轴承严重损坏、电动机烧毁的故障，该公司先后采取了调整或增加相关保护的手段。

4.1 重新整定过电流保护定值

从＃2鼓风机2013年4月20日的历史曲线显示，20日11：29分开始至11：52电流上冲达过电流保护动作跳闸，这中间20多分钟时间＃2鼓风机电动机电流超过铭牌电流，并在190A-230A间晃动。这个情况可以反映出电动机的轴承已出现异常（历史上发生轴承故障的多台次中水鼓风机也有相似的特征）。在这期间电动机电流保护若及时动作，应能有效轭制电动机扫膛短路，而且可以避免因切除短路电流对开关等设备的危害。2013年5月，由该公司继电保护专业人员对中水各鼓风机过电流保护定值重新进行整定，过电流保护由原整定值为0.6＊IN＝240A（IN为开关额定电流400A）、时间30S调整为0.5＊IN＝200A、时间30S，适当提高保护灵敏度。

4.2 增设电动机轴承温度保护

电动机轴承损坏是中水各鼓风机电动机烧损的直接原因。因此，由该公司仪控专业加装电动机轴承温度保护，同时对轴承温度进行远程监视，便于发现轴承的早期异常，在轴承温度升高至设定值时，温度保护也能动作及时阻断电动机运行，避免电动机轴承损坏进一步加剧并最终导致无法挽回的损失。该项加装工作于2014年6月前利用电动机检修机会全部完成。（注：2014年10月15日＃4鼓风机轴承温度高由于温度保护回路异常处于撤出状态未动作跳闸）

5 结 语

通过对长电公司中水回用系统鼓风机电动机的故障现象和原因分析，结合电动机的实际运行工况和现场环境条件，该公司已逐步采取一系列对策进行干预。目前，各鼓风机电动机运行中振动及轴承温度偏高的现象暂未得到根本解决。该公司将尽快采纳上海昂电专家的建议，对各电动机安装基础进行调整和加固。相关人员也将继续跟踪，加强检查和现场数据的采集，以期找准故障原因，争取尽早从根源上解决问题。

［1］王 樱.长江以南最大中水回用项目投运［N］.浙江日报，2012-11-27（A21）.

［2］陈 怡，卢建国.曝气生物流化池（ABFT）技术在含氨氮污水治理的应用研究［J］.石油学报，2003（1）：74-78.